JPH08316575A - 可変波長光源 - Google Patents
可変波長光源Info
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- JPH08316575A JPH08316575A JP11846295A JP11846295A JPH08316575A JP H08316575 A JPH08316575 A JP H08316575A JP 11846295 A JP11846295 A JP 11846295A JP 11846295 A JP11846295 A JP 11846295A JP H08316575 A JPH08316575 A JP H08316575A
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- semiconductor lasers
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Abstract
(57)【要約】
【目的】同一半導体基板上に回折格子により決まる発振
波長が互いに異なる複数の半導体レーザを形成した半導
体光素子を用い、温度による活性層の利得ピーク波長の
変化範囲全体で発振可能にし、可変波長幅の広い可変波
長光源を実現する。 【構成】半導体レーザの動作温度を変えることにより波
長を掃引できるように構成した光源において、前記半導
体レーザとして、回折格子により決まる発振波長が互い
に異なる複数の半導体レーザを同一半導体基板上に形成
してなる半導体光素子を用いる。
波長が互いに異なる複数の半導体レーザを形成した半導
体光素子を用い、温度による活性層の利得ピーク波長の
変化範囲全体で発振可能にし、可変波長幅の広い可変波
長光源を実現する。 【構成】半導体レーザの動作温度を変えることにより波
長を掃引できるように構成した光源において、前記半導
体レーザとして、回折格子により決まる発振波長が互い
に異なる複数の半導体レーザを同一半導体基板上に形成
してなる半導体光素子を用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザを用いた
光源に関し、特に発振波長を掃引できる可変波長光源に
関するものである。
光源に関し、特に発振波長を掃引できる可変波長光源に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より分布帰還型半導体レーザ（ＤＦ
Ｂ−ＬＤ：Distributed Feedback -Laser Diode ）や分
布反射型半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ：Distributed Br
aggReflector - Laser Diode ）の発振波長を動作温度
により掃引できることが知られている。これは分布帰還
型半導体レーザや分布反射型半導体レーザの発振波長λ
が λ＝２・ｎ・Λ ……(1) ただし、ｎは導波路の屈折率 Λは回折格子の周期 で決まるため、温度により導波路の屈折率ｎが変化する
と(1) 式で決まる発振波長λが変わるからである。
Ｂ−ＬＤ：Distributed Feedback -Laser Diode ）や分
布反射型半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ：Distributed Br
aggReflector - Laser Diode ）の発振波長を動作温度
により掃引できることが知られている。これは分布帰還
型半導体レーザや分布反射型半導体レーザの発振波長λ
が λ＝２・ｎ・Λ ……(1) ただし、ｎは導波路の屈折率 Λは回折格子の周期 で決まるため、温度により導波路の屈折率ｎが変化する
と(1) 式で決まる発振波長λが変わるからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような半
導体レーザにおいては次のような問題があった。温度に
よる発振波長の変化（つまり温度による半導体の屈折率
の変化）は、温度による活性層の利得ピーク波長の変化
（つまり温度による半導体のバンドギャップエネルギー
の変化）に比べて非常に小さい。例えば、ＧａＡｓ系半
導体レーザでは、温度による発振波長の変化が０．０５
〜０．０６ｎｍ／Ｋであるのに対し、温度による活性層
の利得ピーク波長の変化は０．２〜０．２５ｎｍ／Ｋで
ある。
導体レーザにおいては次のような問題があった。温度に
よる発振波長の変化（つまり温度による半導体の屈折率
の変化）は、温度による活性層の利得ピーク波長の変化
（つまり温度による半導体のバンドギャップエネルギー
の変化）に比べて非常に小さい。例えば、ＧａＡｓ系半
導体レーザでは、温度による発振波長の変化が０．０５
〜０．０６ｎｍ／Ｋであるのに対し、温度による活性層
の利得ピーク波長の変化は０．２〜０．２５ｎｍ／Ｋで
ある。
【０００４】したがって、動作温度を１００Ｋ変化させ
た場合、活性層の利得ピーク波長は２０〜２５ｎｍ変化
し少なくとも同程度の波長範囲で発振が可能であるのに
対し、実際の発振波長は５〜６ｎｍしか変化しないこと
になる。このように半導体の温度特性を十分に活かして
いないという問題があった。
た場合、活性層の利得ピーク波長は２０〜２５ｎｍ変化
し少なくとも同程度の波長範囲で発振が可能であるのに
対し、実際の発振波長は５〜６ｎｍしか変化しないこと
になる。このように半導体の温度特性を十分に活かして
いないという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、このような点に鑑み、同
一半導体基板上に回折格子により決まる発振波長が互い
に異なる複数の半導体レーザを形成した半導体光素子を
用い、温度による活性層の利得ピーク波長の変化範囲全
体で発振可能にし、可変波長幅の広い可変波長光源を実
現しようとするものである。
一半導体基板上に回折格子により決まる発振波長が互い
に異なる複数の半導体レーザを形成した半導体光素子を
用い、温度による活性層の利得ピーク波長の変化範囲全
体で発振可能にし、可変波長幅の広い可変波長光源を実
現しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、半導体レーザの動作温度を変える
ことにより波長を掃引できるように構成した光源におい
て、前記半導体レーザとして、回折格子により決まる発
振波長が互いに異なる複数の半導体レーザを同一半導体
基板上に形成してなる半導体光素子を用い、可変波長幅
を広げたことを特徴とする。
るために本発明では、半導体レーザの動作温度を変える
ことにより波長を掃引できるように構成した光源におい
て、前記半導体レーザとして、回折格子により決まる発
振波長が互いに異なる複数の半導体レーザを同一半導体
基板上に形成してなる半導体光素子を用い、可変波長幅
を広げたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】回折格子の周期を変え発振波長が互いに異なる
ように構成した複数の半導体レーザを用意し、この複数
の半導体レーザの動作温度を変化させることにより波長
を掃引し、可変波長幅の広い光源を得ることができる。
ように構成した複数の半導体レーザを用意し、この複数
の半導体レーザの動作温度を変化させることにより波長
を掃引し、可変波長幅の広い光源を得ることができる。
【０００８】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
なお、実施例では、同一半導体基板上に発振波長が異な
る５つのＧａＡｓ系分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−
ＬＤ）と光結合器を形成した半導体光素子を用いた可変
波長光源を例にとって説明する。図１は本発明に係る可
変波長光源の一実施例を示す構成図、図２は本実施例で
用いられる半導体光素子の構造の一例を示す図である。
なお、実施例では、同一半導体基板上に発振波長が異な
る５つのＧａＡｓ系分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−
ＬＤ）と光結合器を形成した半導体光素子を用いた可変
波長光源を例にとって説明する。図１は本発明に係る可
変波長光源の一実施例を示す構成図、図２は本実施例で
用いられる半導体光素子の構造の一例を示す図である。
【０００９】図１において、１は液体窒素のデュワー、
２は液体窒素、３は半導体光素子、４は電源、５はファ
イバ、６はヒータ、７は温度調節回路、８は制御部であ
る。
２は液体窒素、３は半導体光素子、４は電源、５はファ
イバ、６はヒータ、７は温度調節回路、８は制御部であ
る。
【００１０】デュワー１には液体窒素２が充填され、デ
ュワー１の内部に置かれた半導体光素子３を液体窒素温
度まで冷却することができる。半導体光素子３は、図２
に示すようにＧａＡｓ基板上に５つのＧａＡｓ系分布帰
還型半導体レーザ１１〜１５と導波路型光結合器１６を
形成した構造であり、回折格子のピッチ（周期）を変え
ることにより５つの分布帰還型半導体レーザ１１〜１５
の発振波長はお互いに異なるようになっている。５つの
分布帰還型半導体レーザの出力光は導波路型光結合器１
６で１本の光導波路に導かれ、出力用光ファイバ５に入
射する。
ュワー１の内部に置かれた半導体光素子３を液体窒素温
度まで冷却することができる。半導体光素子３は、図２
に示すようにＧａＡｓ基板上に５つのＧａＡｓ系分布帰
還型半導体レーザ１１〜１５と導波路型光結合器１６を
形成した構造であり、回折格子のピッチ（周期）を変え
ることにより５つの分布帰還型半導体レーザ１１〜１５
の発振波長はお互いに異なるようになっている。５つの
分布帰還型半導体レーザの出力光は導波路型光結合器１
６で１本の光導波路に導かれ、出力用光ファイバ５に入
射する。
【００１１】電源４は５つの分布帰還型半導体レーザ用
の電源であり、それぞれの半導体レーザ１１〜１５を個
別に駆動できるようになっている。ヒータ６は、温度調
節回路７の駆動により、半導体光素子３を加熱し液体窒
素温度以上の任意の温度に温めることができる。制御部
８は、要求された発振波長の光を出力するように半導体
光素子３の動作温度と駆動する半導体レーザの電流値を
制御する。
の電源であり、それぞれの半導体レーザ１１〜１５を個
別に駆動できるようになっている。ヒータ６は、温度調
節回路７の駆動により、半導体光素子３を加熱し液体窒
素温度以上の任意の温度に温めることができる。制御部
８は、要求された発振波長の光を出力するように半導体
光素子３の動作温度と駆動する半導体レーザの電流値を
制御する。
【００１２】このような構成における動作を次に説明す
る。本実施例における５つの分布帰還型半導体レーザ１
１〜１５の回折格子の周期は、(1) 式で決まる発振波長
が室温でそれぞれ８３０ｎｍ，８４０ｎｍ，８５０ｎ
ｍ，８６０ｎｍ，８７０ｎｍとなるように設計されてい
る。制御部８の制御により温度調節回路７でヒータ６を
駆動し、半導体光素子３の動作温度を窒素温度７７Ｋか
ら室温３００Ｋまで変えると、(1) 式で決まる５つの分
布帰還型半導体レーザ１１〜１５の発振波長は約１２ｎ
ｍ変化し、またこれらの半導体レーザで共通のＧａＡｓ
活性層の利得ピーク波長は約８２０ｎｍ〜８７０ｎｍま
で５０ｎｍ変化する。
る。本実施例における５つの分布帰還型半導体レーザ１
１〜１５の回折格子の周期は、(1) 式で決まる発振波長
が室温でそれぞれ８３０ｎｍ，８４０ｎｍ，８５０ｎ
ｍ，８６０ｎｍ，８７０ｎｍとなるように設計されてい
る。制御部８の制御により温度調節回路７でヒータ６を
駆動し、半導体光素子３の動作温度を窒素温度７７Ｋか
ら室温３００Ｋまで変えると、(1) 式で決まる５つの分
布帰還型半導体レーザ１１〜１５の発振波長は約１２ｎ
ｍ変化し、またこれらの半導体レーザで共通のＧａＡｓ
活性層の利得ピーク波長は約８２０ｎｍ〜８７０ｎｍま
で５０ｎｍ変化する。
【００１３】上記分布帰還型半導体レーザの発振波長と
ＧａＡｓ活性層の利得ピーク波長の温度依存性を図３に
示す。なお、図３において、温度による波長変化は直線
で近似してある。図３より明らかなように、動作温度を
変えることにより５つの分布帰還型半導体レーザ１１〜
１５の発振波長はそれぞれ８１８〜８３０ｎｍ、８２８
〜８４０ｎｍ、８３８〜８５０ｎｍ、８４８〜８６０ｎ
ｍ、８５８〜８７０ｎｍの範囲で変化する。これによ
り、ＧａＡｓ活性層の利得ピーク波長の変化範囲８２０
ｎｍ〜８７０ｎｍ全体で発振可能な可変波長光源が実現
でき、可変波長幅を大きく改善することができる。
ＧａＡｓ活性層の利得ピーク波長の温度依存性を図３に
示す。なお、図３において、温度による波長変化は直線
で近似してある。図３より明らかなように、動作温度を
変えることにより５つの分布帰還型半導体レーザ１１〜
１５の発振波長はそれぞれ８１８〜８３０ｎｍ、８２８
〜８４０ｎｍ、８３８〜８５０ｎｍ、８４８〜８６０ｎ
ｍ、８５８〜８７０ｎｍの範囲で変化する。これによ
り、ＧａＡｓ活性層の利得ピーク波長の変化範囲８２０
ｎｍ〜８７０ｎｍ全体で発振可能な可変波長光源が実現
でき、可変波長幅を大きく改善することができる。
【００１４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、各種の変形が許される。図４に同一半導体
基板上に発振波長が異なる５つのＧａＡｓ系分布帰還型
半導体レーザと回折格子光出力結合器を形成した半導体
光素子を用いた可変波長光源における半導体光素子の構
造を示す。なお、全体の構成や基本的な動作は上記実施
例と同じであり、その説明は省略する。
のではなく、各種の変形が許される。図４に同一半導体
基板上に発振波長が異なる５つのＧａＡｓ系分布帰還型
半導体レーザと回折格子光出力結合器を形成した半導体
光素子を用いた可変波長光源における半導体光素子の構
造を示す。なお、全体の構成や基本的な動作は上記実施
例と同じであり、その説明は省略する。
【００１５】上記実施例と異なる点は、前実施例では光
結合器１６で合波した５つの分布帰還型半導体レーザ１
１〜１５の出力光を出力用光ファイバ５から取り出して
いたが、本実施例では５つの分布帰還型半導体レーザ１
１〜１５の出力光を、半導体光素子３上に形成した回折
格子光出力結合器２６により直接空間に取り出すように
構成した点である。
結合器１６で合波した５つの分布帰還型半導体レーザ１
１〜１５の出力光を出力用光ファイバ５から取り出して
いたが、本実施例では５つの分布帰還型半導体レーザ１
１〜１５の出力光を、半導体光素子３上に形成した回折
格子光出力結合器２６により直接空間に取り出すように
構成した点である。
【００１６】５つの分布帰還型半導体レーザ１１〜１５
は回折格子光出力結合器２６のほぼ焦点位置に配置され
ており、５つの分布帰還型半導体レーザの出力光はこの
回折格子光出力結合器２６により直接平行光として半導
体基板から出力される。温度による寸法や屈折率の変化
は半導体光素子３全体で同じであるので、このような構
成とすることにより温度変化があっても光学的なアライ
メントのズレがなく、常に平行光が取り出せるという効
果がある。
は回折格子光出力結合器２６のほぼ焦点位置に配置され
ており、５つの分布帰還型半導体レーザの出力光はこの
回折格子光出力結合器２６により直接平行光として半導
体基板から出力される。温度による寸法や屈折率の変化
は半導体光素子３全体で同じであるので、このような構
成とすることにより温度変化があっても光学的なアライ
メントのズレがなく、常に平行光が取り出せるという効
果がある。
【００１７】上記実施例はＧａＡｓ活性層を用いた発振
波長範囲８２０〜８７０ｎｍの可変波長光源であるが、
発振波長範囲はこれに限るものではなく、活性層の材料
や組成を変えることにより、また活性層に量子井戸構造
を用いることにより他の波長の半導体レーザを作製する
ことができる。
波長範囲８２０〜８７０ｎｍの可変波長光源であるが、
発振波長範囲はこれに限るものではなく、活性層の材料
や組成を変えることにより、また活性層に量子井戸構造
を用いることにより他の波長の半導体レーザを作製する
ことができる。
【００１８】また上記実施例ではＧａＡｓ系分布帰還型
半導体レーザを例に説明したが、回折格子を用いた光共
振器を持つ半導体レーザであれば同様に応用可能であ
る。また半導体材料についてもＧａＡｓ系に限るもので
はない。上記実施例では液体窒素温度７７Ｋから室温３
００Ｋまでの範囲で動作するように設計したが、この温
度に限るものではない。ただし７７Ｋであれば液体窒素
を用いて簡単に冷却できるという利点がある。
半導体レーザを例に説明したが、回折格子を用いた光共
振器を持つ半導体レーザであれば同様に応用可能であ
る。また半導体材料についてもＧａＡｓ系に限るもので
はない。上記実施例では液体窒素温度７７Ｋから室温３
００Ｋまでの範囲で動作するように設計したが、この温
度に限るものではない。ただし７７Ｋであれば液体窒素
を用いて簡単に冷却できるという利点がある。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、同
一半導体基板上に回折格子により決まる発振波長が互い
に異なる複数の半導体レーザを形成した半導体光素子を
光源として用いることにより、温度による活性層の利得
ピーク波長の変化範囲全体で発振可能にし、可変波長幅
を大きく改善できるという効果がある。また、同一半導
体基板上に回折格子光出力結合器を形成した半導体光素
子を用いることにより、温度変化があっても光学的なア
ライメントのズレがなく、常に平行光が取り出せるとい
う効果がある。
一半導体基板上に回折格子により決まる発振波長が互い
に異なる複数の半導体レーザを形成した半導体光素子を
光源として用いることにより、温度による活性層の利得
ピーク波長の変化範囲全体で発振可能にし、可変波長幅
を大きく改善できるという効果がある。また、同一半導
体基板上に回折格子光出力結合器を形成した半導体光素
子を用いることにより、温度変化があっても光学的なア
ライメントのズレがなく、常に平行光が取り出せるとい
う効果がある。
【図１】本発明に係る可変波長光源の一実施例を示す構
成図
成図
【図２】半導体光素子の構造を示す構成図
【図３】発振波長とＧａＡｓ活性層の利得ピーク波長の
温度依存性を示す図
温度依存性を示す図
【図４】半導体光素子の他の実施例を示す構成図であ
る。
る。
１ デュワー ２ 液体窒素 ３ 半導体光素子 ４ 電源 ５ ファイバ ６ ヒータ ７ 温度調節回路 ８ 制御部 １１〜１５ 分布帰還型半導体レーザ １６ 導波路型光結合器 ２６ 回折格子光出力結合器
Claims (4)
- 【請求項１】半導体レーザの動作温度を変えることによ
り波長を掃引できるように構成した光源において、 前記半導体レーザとして、回折格子により決まる発振波
長が互いに異なる複数の半導体レーザを同一半導体基板
上に形成してなる半導体光素子を用い、可変波長幅を広
げたことを特徴とする可変波長光源。 - 【請求項２】前記半導体光素子は、光結合器を備え、複
数の半導体レーザの出力光が前記光結合器により１つの
光導波路から出射するように構成されたことを特徴とす
る請求項１記載の可変波長光源。 - 【請求項３】前記半導体光素子は、回折格子光出力結合
器を備え、複数の半導体レーザの出力光が前記回折格子
光出力器から出射するように構成されたことを特徴とす
る請求項１記載の可変波長光源。 - 【請求項４】前記半導体レーザが、発振波長が互いに異
なる複数の分布帰還型半導体レーザまたは分布反射型半
導体レーザであることを特徴とする請求項１記載の可変
波長光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11846295A JPH08316575A (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 可変波長光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11846295A JPH08316575A (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 可変波長光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316575A true JPH08316575A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=14737262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11846295A Pending JPH08316575A (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 可変波長光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08316575A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6038242A (en) * | 1998-02-12 | 2000-03-14 | Fujitsu Limited | Multiwavelength light source |
| JP2010514163A (ja) * | 2006-12-15 | 2010-04-30 | プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ | 広帯域波長可変シングルモード量子カスケードレーザ光源およびセンサ |
| JP2015524621A (ja) * | 2012-08-07 | 2015-08-24 | ファズ テクノロジー リミテッド | 調節可能レーザを動的に掃引するためのシステムおよび方法 |
-
1995
- 1995-05-17 JP JP11846295A patent/JPH08316575A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6038242A (en) * | 1998-02-12 | 2000-03-14 | Fujitsu Limited | Multiwavelength light source |
| JP2010514163A (ja) * | 2006-12-15 | 2010-04-30 | プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ | 広帯域波長可変シングルモード量子カスケードレーザ光源およびセンサ |
| JP2015524621A (ja) * | 2012-08-07 | 2015-08-24 | ファズ テクノロジー リミテッド | 調節可能レーザを動的に掃引するためのシステムおよび方法 |
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